【手続補正書】
【提出日】平成18年2月20日(2006.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  バッテリ充電装置およびその制御方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  バッテリの充電電圧および充電電流を検出し、前記充電電流が第１の閾値以下になると前記バッテリを間欠充電するよう制御する制御手段と、
着脱自在のプラグから、前記バッテリを充電し、前記制御手段を動作させる直流電力の供給を受けるコネクタと、
前記制御手段に供給される電圧が低下した場合に、前記制御手段の動作をリセットするリセット手段とを有することを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項２】  前記充電電流が前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下になると、前記バッテリを補充電するように制御するコントローラを有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項３】  着脱自在のプラグから、前記バッテリを充電し、前記制御手段を動作させる直流電力の供給を受けるコネクタを有するバッテリ充電装置の制御方法であって、
前記バッテリの充電電圧および充電電流を検出するステップと、
前記検出するステップの結果、前記充電電流が第１の閾値以下になると前記バッテリを間欠充電するよう制御する制御ステップと、
前記バッテリ充電装置に供給される電圧を検出するステップと、
前記バッテリ充電装置に供給される電圧が低下した場合に、前記制御手段の動作をリセットするリセットステップとを有することを特徴とするバッテリ充電装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は充電装置およびその制御方法に関し、特に、バッテリの充電のための定電圧／定電流制御された入力電源（ＡＣアダプタ）を用いてバッテリの充電制御を行う充電装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリの充電用に定電圧/定電流制御を行う電源や交流電力入力のパワーアダプタを用いてバッテリの充電制御を行う充電装置、例えば、図５に示す充電装置が知られている。図５において、充電装置２０１は、プラグ２０３から供給される直流電力を定電圧/定電流制御してバッテリ２０２を充電する。さらに、一般に、パワーアダプタの出力側或いは充電装置２０１の入力側にダイオードのような逆流防止素子を設けることにより、バッテリ２０２からの直流電力の逆流を防止するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように電源ラインに逆流防止素子を挿入する場合には、充電電流を許容する大容量の素子を用いる必要があるため、コスト的に不利である。また、逆流防止素子の電圧降下により、バッテリ２０２に充分な充電電圧が供給できない、あるいは、素子のばらつきにより満充電に至らないケースもある。
【０００４】
本発明はこのような状況のもとでなされたものであり、外部供給される直流電力がバッテリの充電電圧と同様で、かつ充電用に定電圧／定電流制御された電源によってバッテリを充電している際に、外部供給される直流電力が途絶えることによる不都合を、逆流防止素子を使用することなく確実に防止できるようにすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のバッテリ充電装置は、バッテリの充電電圧および充電電流を検出し、前記充電電流が第１の閾値以下になると前記バッテリを間欠充電するよう制御する制御手段と、着脱自在のプラグから、前記バッテリを充電し、前記制御手段を動作させる直流電力の供給を受けるコネクタと、前記制御手段に供給される電圧が低下した場合に、前記制御手段の動作をリセットするリセット手段とを有することを特徴としている。
本発明の制御方法は、着脱自在のプラグから、前記バッテリを充電し、前記制御手段を動作させる直流電力の供給を受けるコネクタを有するバッテリ充電装置の制御方法であって、前記バッテリの充電電圧および充電電流を検出するステップと、前記検出ステップの結果、前記充電電流が第１の閾値以下になると前記バッテリを間欠充電するよう制御する制御ステップと、前記バッテリ充電装置に供給される電圧を検出するステップと、前記バッテリ充電装置に供給される電圧が低下した場合に、前記制御手段の動作をリセットするリセットステップとを有することを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の充電装置について説明する。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
（本発明の第１の実施の形態）
［構成］
図１は、本実施の形態の充電装置の特徴を最もよく表すブロック図である。
図１において、１は充電装置、２はＤＣ入力ジャック、３はレギュレータ、４はリセットＩＣ、５は充電制御用マイコン、６はトリクル充電用に充電電流を制限する抵抗器、７はトリクル充電をＯＮ／ＯＦＦする半導体スイッチ、８は急速充電をＯＮ／ＯＦＦする半導体スイッチ、９は充電電流を検出する抵抗器、１０は充電表示ＬＥＤ、１１及び１２は充電装置側の端子、１３は充電を行うバッテリ、１４及び１５はバッテリの電極である。
【０００７】
DC入力ジャック２にはバッテリ１３の充電に適した電圧の、定電圧/定電流制御された直流電力が入力される。充電制御用の充電制御用マイコン５は、バッテリ１３が端子1４および1５に接続されたことを検出すると、トリクル充電から急速充電、補充電の制御を行い、バッテリ１３の充電完了後に充電制御を終了する。なお、トリクル充電とは、過放電により作動しているバッテリ１３の保護回路を復帰させるために行うもので、通常充電の場合よりも微小な電流で充電するものである。
【０００８】
DC入力ジャック２に入力される直流電力は定電圧/定電流制御されているため、バッテリ１３に急速充電中は、入力電圧はバッテリ１３の端子電圧とほぼ等しく変動する。図１に示す構成では、入力電圧の低下を検出して充電を停止する構成を採用していないため、もし、充電中にDC入力ジャック２に接続されたDC入力プラグが外れると、バッテリ１３から電力が逆流して直流入力電力が無いにもかかわらず、スイッチ７又は８が閉じ続けて逆流が継続し、充電表示用のＬＥＤ１０が点灯又は点滅し続ける誤表示が発生する。
【０００９】
そこで、充電制御用マイコン５は、充電電流に比例する、電流検出用の抵抗器９の両端の電圧を検出し、検出電圧が予め設定された電圧以下に低下した場合、急速充電用の半導体スイッチ８又はトリクル充電用の半導体スイッチ７の開閉を繰り返す。これにより、もし、充電中にDC入力プラグが外れた時は間欠充電になり、スイッチ７およびスイッチ８が開になると、レギュレータ３の入力電圧が低下し、リセットIC４の作動により充電制御用マイコン５はリセットされ、充電制御用マイコン５の充電動作が停止する。
【００１０】
したがって、スイッチ７および８の開状態は維持され、バッテリ１３からの逆流は生じない。なお、間欠充電に移行する電流値（閾値）は、レギュレータ３、充電制御用マイコン５、ＬＥＤ１０などが消費する電力分を考慮して決定する。また、図１では、本発明の説明に必要のない一般的な充電装置1の回路構成については割愛している。
【００１１】
［充電制御特性］
図２は、充電装置１による充電制御特性を示す図である。なお、図２においては、バッテリ１３としてリチウムイオン二次バッテリを想定しており、図２の上段は充電中のバッテリ電圧の変化を、下段はバッテリ電圧の変化に対する充電電流の変化をそれぞれ表している。
【００１２】
図２に示したように、充電制御用マイコン５はスイッチ７を閉にしてバッテリ電圧が急速充電開始電圧に至るまでトリクル充電を行い、トリクル充電中の表示（例えば、点滅）を行う。バッテリ電圧が急速充電開始電圧まで上昇すると（タイミングA）スイッチ７を開にしてトリクル充電を終了するとともにスイッチ８を閉にして急速充電を開始し、バッテリ１３に急速充電電流を供給する。
【００１３】
なお、タイミングAからBの期間（急速充電期間）、外部のDC/DCコンバータは定電流制御を行っている。その後、バッテリ電圧がバッテリ充電電圧まで上昇すると（タイミングB）、外部のDC/DCコンバータは定電圧制御に遷移し、充電電流はバッテリ１３の充電状態に従い低下する。
【００１４】
そして、充電完了を検出するために予め設定された値まで充電電流が低下すると（タイミングC）、充電制御用マイコン５は充電表示用のＬＥＤ１０を充電完了表示（例えば、点灯）して補充電状態になる。その後、充電電流が予め設定された値まで低下すると（タイミングD）スイッチ８の開閉を繰り返す間欠充電を開始する。一般に、補充電はタイマー制御されており、設定時間の経過により終了される（タイミングE）。
【００１５】
［充電制御］
図３は、充電制御用マイコン５の充電動作を説明するフローチャートである。
充電制御用マイコン５は、バッテリ１３の接続を検出する(S１０２)と、トリクル充電ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７を閉じてトリクル充電が開始する(S１０３)。なお、バッテリ１３の接続の検出は、バッテリ１３の端子電圧の検出や、充電装置１へバッテリ１３を装着する部位に配置したセンサやスイッチ（不図示）によって行えばよい。
【００１６】
次に、充電制御用マイコン５は、バッテリ電圧を検出し(S１０４)、バッテリ電圧が急速充電開始電圧まで上昇したことを検出すると、トリクル充電ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７を開き、急速充電オン/オフ用のスイッチ８が閉じて急速充電が開始される(S１０５)。充電電圧が設定された値まで上昇し、充電電流が設定された値まで減少したか否かを検出する（S１０６）。
【００１７】
ステップＳ１０６の検出の結果、充電電流が設定された値まで減少すると、充電制御用マイコン５が補充電タイマーをスタートさせると共に、充電表示ＬＥＤを充電完了表示する（Ｓ１０７）。
【００１８】
その後、充電制御用マイコン５が予め設定された間欠充電の開始電流値まで充電電流が低下したかどうかを検出する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８の結果によって、予め設定した電流値まで充電電流が低下した場合には、間欠充電をスタートする（Ｓ１０９）。補充電タイマーにより所定時間の経過を検出する（Ｓ１１０）と充電が終了となる（Ｓ１１１）。なお、図３の説明では、本発明の充電装置の説明に必要のない一般のフローについては割愛している。
【００１９】
充電末期に間欠充電を行うのは、充電完了を表示した後、バッテリ１３が外される前にDC入力プラグが外される場合を想定したものである。つまり、その様な状況になった場合に充電装置1に、充電完了を表示させたままの動作を継続させれば、バッテリ１３を無駄に放電させてしまうことになる。そこで、間欠充電に移行して、DC入力プラグが外された場合に充電装置1の動作を停止して、バッテリ１３の無駄な放電を防いでいる。
【００２０】
また、充電電流には一般に電流リップルノイズが重畳されているため、電流検出には誤検出の無い回路構成または電流リップルノイズを考慮した検出が必要になる。特に、充電電流が小さい急速充電の後期や補充電期間は、電流リップルノイズの影響でタイミングD1に至る前に間欠充電に遷移したり、逆に、間欠充電に移行後、通常の補充電に復帰したりする場合がある。
【００２１】
そこで、間欠充電を安定に開始させ継続させるため、充電末期に間欠充電を開始するための閾値（電流値）にヒステリシスを設ける。具体的には、間欠充電の開始電流値を低く設定してタイミングDに至る前に間欠充電に遷移するのを防ぎ、間欠充電開始後は閾値を高くして、通常の補充電に復帰するのを防ぐ。
【００２２】
（本発明の第２の実施の形態）
［充電装置とパワーアダプタの接続形態］
図４は、本実施形態の充電装置1とパワーアダプタの接続形態の一例を示す図である。
図４において、パワーアダプタ１０４は、AC入力プラグ１０５から供給される交流電力を８.４Vの直流電力に変換するとともに、バッテリ１３の充電用に定電圧/定電流制御した直流電力をDC入力プラグ１０６を介してDC入力ジャック２へ供給する。
【００２３】
このように、本実施形態の充電装置1は逆流防止素子を備えないが、充電中にDC入力プラグが外されても、バッテリ１３から電力が逆流し、バッテリ１３を無駄に放電させることはない。また、充電末期には間欠充電を行うことで、バッテリ１３が外される前に、DC入力プラグ１０６が外されても、バッテリ１３を無駄に放電させることはない。
【００２４】
（本発明の他の実施の形態）
本発明は複数の機器から構成されるシステムに適用しても１つの機器からなる装置に適用してもよい。また、上述した実施の形態の機能を実現するように各種のデバイスを動作させるように、上記各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施の形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【００２５】
また、この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００２６】
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述の実施の形態で説明した機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施の形態で示した機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施の形態に含まれることは言うまでもない。
【００２７】
さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれる。
【００２８】
以下に、本発明の実施態様の例を列挙する。
〔実施態様１〕  ＤＣ入力がバッテリの充電電圧と同様で、かつ充電用に定電圧／定電流制御された電源が接続されるバッテリの充電装置であって、上記バッテリの充電電流が予め設定された閾値よりも低下した場合に、間欠充電を開始する間欠充電手段と、上記間欠充電手段によって充電されている電源ラインの電圧低下を検出して充電の停止を行う充電停止手段とを有することを特徴とする充電装置。
【００２９】
〔実施態様２〕  ＤＣ入力がバッテリの充電電圧と同様で、かつ充電用に定電圧／定電流制御された電源が接続されるバッテリの充電装置であって、上記バッテリの充電電流が、補充電設定値以下に予め設定された閾値よりも低下した場合に間欠充電を開始する間欠充電手段と、上記間欠充電手段によって充電されている電源ラインの電圧低下を検出して充電の停止を行う充電停止手段とを有することを特徴とする充電装置。
本実施態様によれば、充電電流リップルが発生しても安定して間欠充電を行うことが可能になる。
【００３０】
〔実施態様３〕  上記間欠充電処理を開始するための閾値にヒステリシスを設けたことを特徴とする実施態様１または２に記載の充電装置。
【００３１】
〔実施態様４〕  ＤＣ入力がバッテリの充電電圧と同様で、かつ充電用に定電圧／定電流制御された電源が接続されるバッテリの充電装置における充電方法であって、上記バッテリの充電電流が予め設定された閾値よりも低下した場合に、間欠充電を開始する間欠充電処理と、上記間欠充電処理によって充電されている電源ラインの電圧低下を検出して充電の停止を行う充電停止処理とを有することを特徴とする充電方法。
〔実施態様５〕  ＤＣ入力がバッテリの充電電圧と同様で、かつ充電用に定電圧／定電流制御された電源が接続されるバッテリの充電装置における充電方法であって、上記バッテリの充電電流が、補充電設定値以下に予め設定された閾値よりも低下した場合に間欠充電を開始する間欠充電処理と、上記間欠充電処理によって充電されている電源ラインの電圧低下を検出して充電の停止を行う充電停止処理とを有することを特徴とする充電方法。
〔実施態様６〕  上記間欠充電処理を開始するための閾値にヒステリシスを設けたことを特徴とする実施態様４または５に記載の充電方法。
【００３２】
〔実施態様７〕  ＤＣ入力がバッテリの充電電圧と同様で、かつ充電用に定電圧／定電流制御された電源が接続されるバッテリの充電装置における充電方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、上記バッテリの充電電流が予め設定された閾値よりも低下した場合に、間欠充電を開始する間欠充電処理と、上記間欠充電処理によって充電されている電源ラインの電圧低下を検出して充電の停止を行う充電停止処理とをコンピュータに実行させるることを特徴とするコンピュータプログラム。
【００３３】
〔実施態様８〕  ＤＣ入力がバッテリの充電電圧と同様で、かつ充電用に定電圧／定電流制御された電源が接続されるバッテリの充電装置における充電方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、上記バッテリの充電電流が、補充電設定値以下に予め設定された閾値よりも低下した場合に間欠充電を開始する間欠充電処理と、上記間欠充電処理によって充電されている電源ラインの電圧低下を検出して充電の停止を行う充電停止処理とをコンピュータに実行させるることを特徴とするコンピュータプログラム。
【００３４】
〔実施態様９〕  上記実施態様７または８に記載のプログラムを読み取り可能に記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外部供給される直流電力が途絶えることによる不都合を、逆流防止素子を使用することなく確実に防止できるようにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施の形態を示し、充電装置の特徴を最もよく表すブロック図である。
【図２】
第１の実施の形態の充電装置で用いられる充電制御の一例を示す特性図である。
【図３】
第１の実施の形態の動作を責めするフローチャートである。
【図４】
第２の実施の形態の充電装置に用いられる形態を示す図である。
【図５】
従来の充電装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  充電装置
２  ＤＣ入力ジャック
３  レギュレータ
４  リセットＩＣ
５  充電制御用マイコン
６  トリクル充電電流制限抵抗器
７  半導体スイッチ
８  半導体スイッチ
９  抵抗器
１０  充電表示ＬＥＤ
１１  充電端子
１２  充電端子
１３  バッテリ
１４  電極
１５  電極
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004260910.tif 000001
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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